Gedopter Energieträger: Forscher mischen Solarkraft in Erdgas

Gedopter Energieträger: Forscher mischen Solarkraft in Erdgas

von Wolfgang Kempkens

US-Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie den Energiegehalt von Erdgas steigern. Mit Solarkraft.

Wir bei WiWo Green haben in der Vergangenheit immer wieder ungewöhnliche Techniken vorgestellt, die Energieproduktion nachhaltiger zu machen. Von Kuriositäten wie einem Windrad aus dem Hause Apple bis zu zukunftsfähigen Projekten, wie Meeres-Turbinen, die Unterwasserströmungen zu Energie machen. Eine neue Möglichkeit, fossile Energieträger mit Erneuerbaren zu kombinieren, scheint jetzt gefunden:

Mit Hilfe von solarer Wärme lässt sich der Energieinhalt von Erdgas um wenigstens 20 Prozent erhöhen, indirekt jedenfalls. So haben Forscher des Pacific Northwest National Laboratory in Richland/Washington herausgefunden, dass sich mit Hilfe von solarer Wärme der Energieinhalt von Erdgas um wenigstens 20 Prozent erhöhen lässt, indirekt jedenfalls. Unterstützt wurde das Projekt vom US-Energieministerium.

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Und so funktioniert das ganze: Die Forscher konzentrieren dazu mit Hilfe eines Hohlspiegels, der einem umgestülpten Regenschirm ähnelt, Sonnenlicht auf einen Behälter, in dem sich Wasser, Erdgas und ein Reaktionsbeschleuniger (Katalysator) befinden. Die Temperatur des Gemischs aus einem Gas und einer Flüssigkeit erreicht 700 Grad Celsius. Dabei zerbrechen sowohl die Methanmoleküle, die aus einem Kohlenstoff- und vier Wasserstoffatomen bestehen, als auch das Wasser, das aus einem Sauerstoff- und zwei Wasserstoffatomen gebildet wird. Jedes Wasserstoffatom führt fortan ein Einzelleben, während sich Sauerstoff und Kohlenstoff zu Kohlenmonoxid verbinden.

Dieses Gasgemisch nennt man Synthesegas. Es ist zum einen ein wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie. Zum anderen hat es, weil in diesem Fall besonders wasserstoffreich, einen höheren Energieinhalt als das Ausgangsmaterial Methan.

Sonne und Gas: Wirkungsvolles GemischDas machen sich die Forscher zunutze. Sie schlagen vor, es in einem Gaskraftwerk zu verbrennen, das etwa 20 Prozent mehr Strom erzeugt als bei der direkten Nutzung des Methans. Entsprechend geringer sind die Kohlendioxidemissionen. In sonnenarmen Stunden und in der Nacht würde Methan wieder direkt verbrannt, sodass die Anlage rund um die Uhr Strom erzeugen kann.

Ob ihr Verfahren wirtschaftlich ist, wagen die Forscher noch nicht zu sagen, nur so viel: In Regionen wie Japan, in denen Erdgas besonders teuer und viel Sonne zur Verfügung steht, würde es sich vielleicht schon auszahlen. Vorerst wird das Projekt mit 4,5 Millionen US-Dollar finanziert.

Hohlspiegel, wie sie die US-Forscher einsetzen, haben bisher eine andere Aufgabe. Sie erhitzen einen sogenannten Stirlingmotor, der auf Grund der Temperaturunterschiede an seinen entgegengesetzten Seiten läuft. Ein angekoppelter Generator liefert Strom.

Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und des israelischen Weizmann-Instituts haben vor einer Reihe von Jahren ebenfalls an der Nutzung von Wärme zur Methanumwandlung  gearbeitet. Statt Wasser setzten sie Kohlendioxid ein und erhitzen das Gasgemisch auf 700 Grad Celsius und mehr.

Unter diesen Bedingungen entsteht auch in diesem Fall Synthesegas, das aber nicht verbrannt werden sollte. Es diente vielmehr als chemischer Speicher für Solarenergie. In kaltem Zustand sollte dieses Gas per Pipeline in die Nähe der Verbraucher transportiert und dort mit Hilfe eines Katalysators wieder in Methan verwandelt werden. Die dabei entstehenden hohen Temperaturen können zur Stromerzeugung genutzt oder als industrielle Prozesswärme verbraucht werden.

Am Ende des Prozesses sollte das Methan wieder zurückfließen, um erneut solare Wärme aufzunehmen. Die Forscher in Jülich wollten als Wärmequelle einen Hochtemperaturreaktor nutzen, die Israelis setzten auf konzentrierte Sonnenenergie. Viel weiter sind die Forscher aber mit ihren Anstregungen bis heute nicht gekommen. Vielleicht haben die US-Forscher jetzt mehr Erfolg.

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